Modelos de arquitectura computacional

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE ESTUDIOS
SUPERIORES DE LOS CABOS
 
 
“Por una patria con sabiduría y espíritu de progreso”

TRABAJO
Modelos De Arquitectura De Cómputo Y Sus Principales Características.

ASIGNATURA
Arquitectura De Computadoras

CARRERA
INGENIERIA EN SISTEMAS COMPUTACIONALES

ALUMNO:
Jesús Manuel Hernández Pérez.

DOCENTE:
Ing. Miguel Martin Millán Jiménez.San José del Cabo, B. C. Sur, 24 de Agosto de 2012.

Introducción.
¿Qué es la arquitectura de computadoras? Es el diseño conceptual y la estructura fundamental de una computadora. Esta explica la situación de sus componentes que permiten determinar las posibilidades de un sistema informático.
También depende de sus atributos arquitectónicos, que pueden ser un conjunto de instrucción, numero de bits,mecanismos de e/s, y técnicas de direccionamiento de memoria.
Es decir, es una descripción de los requerimientos y componentes de un sistema, con una mayor interés en el cómo trabaja la CPU y como accede a las direcciones de memoria.
Existen tres de estos modelos.

1. Arquitectura Clásica (Von Neumann):
Esta idea de arquitectura fue utilizada en la computadora ENIAC. La primera computadoraelectrónica de uso general del mundo.
Consiste en una unidad central de proceso que se comunica a través de un solo bus con un banco de memoria en donde se almacenan los códigos de instrucción del programa y los datos que serán procesados.
El único bus de datos y direcciones se convierte en la principal desventaja de esta arquitectura, ya que por el cual debe pasar toda la información que selee de o se escribe a la memoria, obligando a procesar solo una a la vez. Este fenómeno es conocido como cuello de botella, y esta limita el desempeño de la computadora.
En esta arquitectura se asigna un código numérico a cada instrucción y se almacenan en la misma unidad de memoria en que los datos van a procesarse para ser ejecutados en el orden en que se encuentran almacenados en lamemoria. Esto permite cambiar rápidamente la aplicación de la computadora y dio origen a las computadoras de propósito general. (ENIAC)
Mas a detalle, el procesador se subdivide en una unidad de control (C.U.), una unidad lógica aritmética (A.L.U.) y una serie de registros.
Los registros (memoria): sirven para almacenar internamente datos y estado del procesador.
La unidad aritmética lógicaproporciona la capacidad de realizar operaciones aritméticas y lógicas.
La unidad de control genera las señales de control para leer el código de las instrucciones, decodificarlas y hacer que la ALU las ejecute.
Virtualmente todas las computadoras se han diseñado en los conceptos de von Neumann salvo a algunas excepciones.

2. Arquitectura Segmentada (Pipeline):

Es un método por el cual seconsigue aumentar el rendimiento de algún sistema. En hardware los cálculos deben ser sincronizados con el reloj cada cierto tiempo para que la ruta crítica se reduzca.
La ruta crítica es en realidad la frecuencia máxima de trabajo alcanzada por el circuito.
Entre mayor ruta crítica menor es la frecuencia máxima de trabajo y a menor ruta crítica mayor frecuencia de trabajo. Repartir o segmentar elcálculo de alguna operación hace que esa frecuencia sea la óptima a costa de más área para el almacenamiento de los datos necesarios y de la latencia en la salida del resultado.
La ventaja primordial de esta arquitectura es que una vez el pipeline está lleno los resultados posteriores vienen uno tras otro cada ciclo de reloj y sin latencia extra por estar encadenados dentro del mismo.
Estaarquitectura busca mejorar el desempeño realizando paralelamente varias etapas del ciclo de instrucción al mismo tiempo.
El procesador se divide en varias unidades funcionales independientes y se dividen entre ellas el procesamiento de las instrucciones.
En un procesador con segmentación del cauce, cada una de estas etapas se asigna a una unidad funcional diferente, la búsqueda a la unidad...